靜電演示實(shí)驗(yàn)及其原理探究方式的研究

1、物理教學(xué)論實(shí)驗(yàn)教程 靜電演示實(shí)驗(yàn)及其課堂教學(xué)情景創(chuàng)設(shè)技能的研究實(shí)驗(yàn)四 靜電演示實(shí)驗(yàn)及其課堂教學(xué)情景創(chuàng)設(shè)技能的研究一、探究理念綜述：教學(xué)情景是課堂教學(xué)十分重要的教學(xué)要素。為有效實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)三維目標(biāo)，依據(jù)現(xiàn)代教學(xué)理念，對(duì)所要?jiǎng)?chuàng)設(shè)的教學(xué)情景一般要求做到，既要有利于學(xué)生積極主動(dòng)參與學(xué)習(xí)和在學(xué)習(xí)中能獲得內(nèi)心體驗(yàn)，又要有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中把握知識(shí)的主要特征、感悟知識(shí)背后所蘊(yùn)涵的科學(xué)思想、科學(xué)方法以及在學(xué)習(xí)活動(dòng)中體驗(yàn)“學(xué)以致用”的設(shè)計(jì)靈感。本實(shí)驗(yàn)專題將以中學(xué)物理教學(xué)中的靜電教學(xué)內(nèi)容為切入點(diǎn)，以相關(guān)的系列靜電演示實(shí)驗(yàn)為載體，通過(guò)對(duì)靜電現(xiàn)象的知識(shí)特性、應(yīng)用價(jià)值、實(shí)驗(yàn)操作技能等學(xué)科教育教學(xué)內(nèi)容的探索，就教學(xué)情景

2、的情景特征、教學(xué)功能與價(jià)值以及實(shí)踐其教學(xué)價(jià)值應(yīng)把握的實(shí)踐策略等問(wèn)題進(jìn)行活動(dòng)體驗(yàn)和實(shí)踐感悟。 二、學(xué)科知識(shí)綜述：見(jiàn)本實(shí)驗(yàn)專題附錄三、探究?jī)?nèi)容：本專題將以下列五組演示實(shí)驗(yàn)為載體，就靜電現(xiàn)象的知識(shí)特性、靜電現(xiàn)象的應(yīng)用價(jià)值、靜電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)技能以及靜電現(xiàn)象的教學(xué)設(shè)計(jì)等學(xué)科教學(xué)問(wèn)題進(jìn)行探究。1、探尋生活中的靜電現(xiàn)象2、起電方法的實(shí)驗(yàn)探究3、起電器工作機(jī)理的實(shí)驗(yàn)探究4、靜電特性的實(shí)驗(yàn)探究5、靜電的利用與防范四、探究資源：1、靜電系列演示實(shí)驗(yàn)2、中學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)（靜電學(xué)部分）3、中學(xué)物理教材（靜電學(xué)部分）五、探究導(dǎo)航：1、探尋生活中的靜電現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和生成課題是開(kāi)展科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)。本探究專題將以一組生

3、活中的靜電現(xiàn)象為切入點(diǎn)，就教學(xué)過(guò)程中教學(xué)情景的創(chuàng)設(shè)及其情景教學(xué)功能的挖掘等學(xué)科教學(xué)問(wèn)題進(jìn)行體驗(yàn)與感悟。趣聞?shì)W事 從生活走向物理1.1探尋生活中的靜電現(xiàn)象在生活中，你有過(guò)如下經(jīng)歷嗎？干燥的冬天里，頭發(fā)梳而不順；脫毛衣時(shí)伴有火星及“劈啪”之聲；手觸金屬物時(shí)偶爾會(huì)遇到神秘一擊；清潔衛(wèi)生時(shí)，灰塵有時(shí)揮之不去； 在工作中，你知道以下防護(hù)措施嗎？在高壓帶電作業(yè)中，電工要穿上導(dǎo)電纖維制成的工作服；在電子產(chǎn)品制造中，工人也要穿上滲有金屬紗的工作服；高樓無(wú)論多么宏偉，為了保護(hù)自己都少不了“一根針”； 圖一當(dāng)你看圖一所示的圖片后，你一定會(huì)被大自然的奇觀所震撼。震撼之余軼事思索：指出上述情景具有的情景特征。簡(jiǎn)述應(yīng)如

4、何利用這樣的情景來(lái)引發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和生成課題。在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)該采取怎樣的教學(xué)手段與途徑來(lái)呈現(xiàn)這樣的情景資源。 在實(shí)際教學(xué)中要呈現(xiàn)這樣的情景需要把握怎樣的教學(xué)策略。1.2“怒發(fā)沖冠”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的情景再現(xiàn)如圖二所示，現(xiàn)代科技館中有一種被稱之為“怒發(fā)沖冠”的游戲，很受參觀者歡迎。當(dāng)參觀者站在絕緣的平面上并用手觸摸通有高壓電的金屬球后，參觀者的頭發(fā)會(huì)豎立起來(lái)。針對(duì)上述情景，思考并回答以下問(wèn)題：簡(jiǎn)述該情景具有怎樣的情景特征。依據(jù)以上關(guān)于情景的描述，指出進(jìn)行該情景演示時(shí)需要 把握哪些實(shí)驗(yàn)操作要素。 圖二比較用圖片或?qū)嶒?yàn)演示等不同的方法呈現(xiàn)教學(xué)情景時(shí)需要把握的情景呈現(xiàn)策略。活動(dòng)感悟簡(jiǎn)述作為引入新課的教學(xué)情景應(yīng)

5、該具有的情景特征。要有效發(fā)揮教學(xué)情景的教學(xué)功能需要把握怎樣的教學(xué)環(huán)節(jié)。在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)該采取怎樣的教學(xué)策略來(lái)保證這些教學(xué)環(huán)節(jié)的有效實(shí)施。2、起電與帶電方法的實(shí)驗(yàn)探究以實(shí)驗(yàn)的途徑與方法去呈現(xiàn)物理現(xiàn)象、去揭示物理原理，并在此過(guò)程中將教學(xué)的視角聚焦到引導(dǎo)學(xué)生去透視和感悟?qū)嶒?yàn)中的認(rèn)知要素，是現(xiàn)代教學(xué)竭力倡導(dǎo)的教學(xué)理念。本專題將以一組趣味的靜電現(xiàn)象為載體，就實(shí)踐上述教學(xué)理念進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)探究 起電方法的實(shí)驗(yàn)探究2.1摩擦及感應(yīng)起電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)演示如圖三所示，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置主要由盛水容器、玻璃管、接水盤、有機(jī)玻璃棒、絲綢、驗(yàn)電儀、導(dǎo)線等組成。請(qǐng)按照以下提示，完成實(shí)驗(yàn)操作：按照?qǐng)D三所示的要求連接好實(shí)驗(yàn)裝置。打開(kāi)水

6、流開(kāi)關(guān)，使水柱經(jīng)玻璃管后斜射到接水盤。用絲綢與有機(jī)玻璃棒相摩擦。將摩擦后的有機(jī)玻璃棒靠近經(jīng)玻璃管射出的水柱。 圖三在進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)候，注意觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)上思考并回答以下問(wèn)題：描述你的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，由此概括出物理實(shí)驗(yàn)中常用的起電方法。簡(jiǎn)要概述在由實(shí)驗(yàn)總結(jié)概括出起電方法種類時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注的認(rèn)知過(guò)程。你認(rèn)為用這樣的實(shí)驗(yàn)途徑和方法來(lái)呈現(xiàn)和揭示常用的起電方法具有怎樣的教學(xué)特點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，指出要做好該實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意把握哪些操作和解析要素。2.2滴水起電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)探究圖四是一個(gè)被稱之為滴水起電的實(shí)驗(yàn)裝置。該實(shí)驗(yàn)裝置主要由相互絕緣的兩個(gè)空心金屬桶、一個(gè)三通水管、兩個(gè)接水盤、盛水杯以及驗(yàn)

7、電儀等構(gòu)成。在仔細(xì)了解實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上，按照以下提示，完成實(shí)驗(yàn)操作：按照?qǐng)D四所示的要求連接好實(shí)驗(yàn)裝置。在儀器頂端的盛水杯中加入適量的水。打開(kāi)水流控制開(kāi)關(guān)，讓水流通過(guò)金屬環(huán)流入接水盤中。觀察并記錄水流和驗(yàn)電器指針的變化情況。在完成上述實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，思考并回答以下問(wèn)題： 描述并解釋你所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 圖四分析該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理，指出其中所蘊(yùn)涵的認(rèn)知要素。你認(rèn)為做好這一實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵要素有哪些？分析該實(shí)驗(yàn)具有的情景特征，生成一份能呈現(xiàn)其教學(xué)價(jià)值的教學(xué)演示方案。實(shí)驗(yàn)探究 帶電方法的實(shí)驗(yàn)探究2.3用靜電感應(yīng)法使物體帶電的實(shí)驗(yàn)探究如圖五所示，給你一根有機(jī)玻璃棒、一塊絲綢，兩個(gè)半柱形絕緣導(dǎo)體。請(qǐng)利

8、用這些器材，完成以下實(shí)驗(yàn)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能使半柱形絕緣導(dǎo)體分別帶上不同電荷的教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)。在明晰實(shí)驗(yàn)任務(wù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行以下實(shí)際操作。 圖五給出你的實(shí)驗(yàn)方案。依據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄你的操作過(guò)程。 在實(shí)際操作的基礎(chǔ)上，思考并回答以下問(wèn)題：用圖示法表征實(shí)驗(yàn)過(guò)程中半柱形絕緣導(dǎo)體中電荷分布的變化情況。 以這樣的方法來(lái)認(rèn)知使物體帶電的方法具有怎樣的教學(xué)特征與價(jià)值。你認(rèn)為在用上述實(shí)驗(yàn)方法使導(dǎo)體帶電操作時(shí)應(yīng)把握那些主要操作要素。2.4驗(yàn)電器工作原理的實(shí)驗(yàn)探究如圖六所示，給你一根有機(jī)玻璃棒、一塊絲綢，一個(gè)驗(yàn)電儀。在仔細(xì)了解驗(yàn)電儀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，請(qǐng)利用這些器材，完成以下實(shí)驗(yàn)任務(wù)：分別用接觸與靜電感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法使驗(yàn)

9、電儀帶電。在明晰實(shí)驗(yàn)任務(wù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行以下實(shí)際操作。給出你的實(shí)驗(yàn)方案。依據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄你的操作過(guò)程。在實(shí)際操作的基礎(chǔ)上，思考并回答以下問(wèn)題：結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解析驗(yàn)電儀的工作原理。 圖六指出用不同的實(shí)驗(yàn)方法使驗(yàn)電儀帶電時(shí)應(yīng)把握的主要操作要素。活動(dòng)感悟分析并指出實(shí)驗(yàn)類教學(xué)情景具有的情景特征。在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)該采取怎樣的教學(xué)策略來(lái)引導(dǎo)學(xué)生去透視和感悟?qū)嶒?yàn)中的認(rèn)知要素。3、起電機(jī)工作機(jī)理的實(shí)驗(yàn)探究起電機(jī)是開(kāi)展靜電實(shí)驗(yàn)研究不可缺少的重要實(shí)驗(yàn)裝置。本專題將以物理實(shí)驗(yàn)室最常用的起電機(jī)為載體，在了解其使用方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)一步探究其工作機(jī)理，就如何開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置的教學(xué)功能等問(wèn)題進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)探究 起電機(jī)工

10、作原理的實(shí)驗(yàn)探究3.1手搖式起電機(jī)工作原理的實(shí)驗(yàn)探究圖七是一臺(tái)維氏起電機(jī)。它主要由：兩塊互相平行且貼有許多金屬箔片的玻璃圓盤、兩把帶有金屬細(xì)絲的電刷、兩把帶有針尖電梳的集電桿、兩頭分別裝有絕緣手柄和金屬小球的放電桿、兩個(gè)萊頓瓶、由皮帶輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)等部件構(gòu)成。在初步了解實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)后，請(qǐng)按照給定的操作提示實(shí)際做一下。觀察并記錄你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 圖七手握放電桿的絕緣手柄，將金屬小球稍微分開(kāi)一定的距離。 順時(shí)針?lè)较驌u動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的手柄，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。用手握放電桿的絕緣手柄，先將金屬小球接觸一下，再將放電桿之間的距離拉大一些。再次順時(shí)針?lè)较驌u動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的手柄，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在完成上述操作的基礎(chǔ)

11、上，思考并回答下列問(wèn)題：描述你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。簡(jiǎn)述該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所揭示的物理原理。分析并指出為什么這樣的裝置，經(jīng)過(guò)這樣的操作會(huì)出現(xiàn)你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？如果逆時(shí)針搖動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的手柄，又會(huì)出現(xiàn)怎樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象? 解釋你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。提示：起電機(jī)是很好的靜電發(fā)生儀器，在做靜電實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注意安全，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不要用手接觸金屬、導(dǎo)線等可能帶有靜電的物體。若使用了起電機(jī)，實(shí)驗(yàn)完畢，必須先將兩根放電桿靠近放電，再拆除導(dǎo)線或移動(dòng)儀器。3.2范德格拉夫起電機(jī)工作原理的實(shí)驗(yàn)探究圖八是一臺(tái)范德格拉夫起電機(jī)裝置，請(qǐng)按照儀器使用說(shuō)明書的要求，完成下列學(xué)習(xí)任務(wù)：了解起電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其主要部件的工作特征。將飛輪放在金屬球體的

12、頂端，利用電動(dòng)方式使皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)。在完成上述操作的基礎(chǔ)上，思考并回答下列問(wèn)題：觀察頂部飛輪的出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，解釋飛輪出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。分析并指出為什么這樣的裝置，經(jīng)過(guò)這樣的操作會(huì)出現(xiàn)這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？ 圖八實(shí)驗(yàn)拓展 高壓放電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)展示3.3雅格布天梯現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)觀察圖九是一種演示高壓放電現(xiàn)象的大型實(shí)驗(yàn)儀器，它主要由一對(duì)下寬上窄、頂部呈羊角形電極以及高壓發(fā)生器等組成。在了解實(shí)驗(yàn)裝置主要結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)操作：打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，等紅燈亮后，按動(dòng)綠色的操作開(kāi)關(guān)。觀察并記錄你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在完成上述操作的基礎(chǔ)上，思考并回答下列問(wèn)題：描述你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。分析并指出該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象主要蘊(yùn)涵哪些物理學(xué)原理

13、。與上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相比較，它們具有哪些異同點(diǎn)。 圖九3.4輝光球現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)觀察圖十是輝光球又稱為電離子魔幻球，它的外觀是高強(qiáng)度玻璃球殼，球內(nèi)充有稀薄的一種或多種惰性氣體（如氬氣等），玻璃球中央有一個(gè)球狀電極，電極上通有高壓高頻電壓。在了解輝光球主要結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，按照以下操作要求，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。 接通電源觀察輝光球出現(xiàn)的現(xiàn)象。用手接觸球的外殼，觀察球內(nèi)輝光的變化。在完成上述操作的基礎(chǔ)上，思考并回答下列問(wèn)題：描述并解釋你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。生成一份展示輝光球放電現(xiàn)象的演示講稿。梳理并指出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示時(shí)應(yīng)該把握的主要演示步驟。 圖十3.5輝光盤現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)觀察 圖十一所示的是輝光盤，利用它可以演示二維的高

14、壓放電現(xiàn)象。 在了解輝光盤結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，按照以下操作提示，完成二維高壓放電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)演示。接通電源觀察輝光盤出現(xiàn)的現(xiàn)象。用手接觸輝光盤的外殼，觀察輝光盤內(nèi)輝光的變化。在完成上述操作的基礎(chǔ)上，思考并回答下列問(wèn)題： 描述并解釋你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。比較輝光球與輝光盤的高壓放電現(xiàn)象，指出它們的異同點(diǎn).活動(dòng)思考： 圖十一細(xì)心觀察的人會(huì)發(fā)現(xiàn)，不論是閃電還是輝光球，高壓放電所產(chǎn)生的軌跡都是彎彎曲曲的，這又是為什么呢？ 試著閱讀下列短文，看看能不能幫助你回答上述問(wèn)題。 美國(guó)國(guó)家氣象局的內(nèi)澤特·賴德?tīng)栒J(rèn)為，每當(dāng)暴風(fēng)雨來(lái)臨，雨點(diǎn)獲得額外的帶負(fù)電的電子，這些電子會(huì)追尋地面上的正電荷。額外的電子流出云層后，

15、要碰撞別的電子，使別的電子也變成游離電子，因而產(chǎn)生了傳導(dǎo)性軌跡。傳導(dǎo)的軌跡會(huì)在空氣中散布著的不規(guī)則形狀的帶電離子群中間跳躍著迂回延伸，而一般不會(huì)是直線。所以，閃電的軌跡總是蜿蜒曲折的。輝光球中蜿蜒的弧線也是同樣的道理。活動(dòng)感悟在對(duì)起電機(jī)工作機(jī)理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上，指出該實(shí)驗(yàn)裝置還具有哪些實(shí)驗(yàn)功能。簡(jiǎn)述認(rèn)知起電機(jī)的工作機(jī)理具有怎樣的教學(xué)價(jià)值。4、靜電特性的實(shí)驗(yàn)探究物理實(shí)驗(yàn)是再現(xiàn)物理現(xiàn)象的重要途徑和手段，從認(rèn)知的視角來(lái)審視物理實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知特征及其具有的教學(xué)功能，是有效實(shí)踐使學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)，學(xué)會(huì)認(rèn)知的重要教學(xué)舉措。本專題將通過(guò)對(duì)三組靜電實(shí)驗(yàn)的探究來(lái)體驗(yàn)和感悟上述探究目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)探究 靜電力學(xué)特性

16、的實(shí)驗(yàn)探究4.1靜電跳球現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)演示將兩塊水平放置的圓形金屬鋁板與圓柱形透明有機(jī)玻璃組合成如圖十二所示的實(shí)驗(yàn)裝置，在該實(shí)驗(yàn)裝置中放置有許多錫箔團(tuán)成的小球。在了解實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上，按照下面的提示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作： 用導(dǎo)線將起電機(jī)兩放電桿分別與裝置的兩塊鋁板相連接。 順時(shí)針搖動(dòng)起電機(jī)手柄。 觀察、記錄你的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 4.2靜電乒乓現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)演示 圖十二如圖十三所示，在兩塊豎直放置的平行金屬鋁板之間用絕緣繩懸掛一個(gè)涂覆金屬膜的乒乓球。利用該實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行以下操作，觀察并記錄你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。用導(dǎo)線分別將起電機(jī)的兩根放電桿與兩塊金屬板相連接。 調(diào)節(jié)小球位置，使其略偏向于某一金屬板。順時(shí)針搖動(dòng)起電機(jī)手柄，

17、觀察小球運(yùn)動(dòng)情況。 圖十三 4.3靜電振動(dòng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)演示如圖十四所示，將兩塊金屬盤豎直放置，上盤用彈簧固定在支架上，下盤固定在支架底座上，兩盤之間相距很小一段距離。在了解實(shí)驗(yàn)裝置基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，完成以下實(shí)驗(yàn)任務(wù)：利用以上實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)一個(gè)具有“靜電打擊樂(lè)”特征的演示實(shí)驗(yàn)。給出你的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行演示操作，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在完成以上實(shí)驗(yàn)任務(wù)的基礎(chǔ)上，思考并回答下列問(wèn)題：描述并解釋你所看見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。簡(jiǎn)述該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象具有怎樣的學(xué)科價(jià)值。在認(rèn)知實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的學(xué)科價(jià)值時(shí)，需要把握怎樣的思維脈絡(luò)。梳理并指出以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)各自具有怎樣的演示特征。 圖十四4.4靜電電偶現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)演示如圖十五所示，在透明的塑料箱

18、內(nèi)懸掛著很多火柴棒，火柴棒可以自由旋轉(zhuǎn)。在透明塑料箱兩側(cè)放置兩塊金屬板。思考一下，該實(shí)驗(yàn)裝置可以模擬導(dǎo)電物質(zhì)的什么屬性。在了解實(shí)驗(yàn)裝置的電學(xué)屬性的基礎(chǔ)上，按照以下操作步驟，完成你的實(shí)驗(yàn)操作：將起電機(jī)的兩根放電桿分別接到演示箱左右兩塊塑料板上，順時(shí)針搖動(dòng)起電機(jī)手柄。觀察火柴棒的運(yùn)動(dòng)情況。 在完成以上實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，思考并回答下列問(wèn)題：指出該實(shí)驗(yàn)裝置可以用來(lái)表征靜電現(xiàn)象的什么屬性。比較實(shí)驗(yàn)前后火柴棒的變化情況，由此可以用來(lái)揭示哪些物理學(xué)原理。圖十五在實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)該以怎樣的方式來(lái)呈現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使之有助于學(xué)生的自主建構(gòu)。實(shí)驗(yàn)探究 靜電場(chǎng)效應(yīng)特性的實(shí)驗(yàn)探究4.5三維電力線的實(shí)驗(yàn)演示如圖十六所示，該

19、實(shí)驗(yàn)儀（又稱驗(yàn)電羽）主要由絕緣支架和在其上部固定有一束輕質(zhì)細(xì)條構(gòu)建而成。利用它我們可以重現(xiàn)“怒發(fā)沖冠”的現(xiàn)象?，F(xiàn)給你一個(gè)驗(yàn)電羽和一臺(tái)手搖起電機(jī)，請(qǐng)按照下面的操作提示來(lái)演示“怒發(fā)沖冠”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。將起電機(jī)的一根放電桿通過(guò)導(dǎo)線與驗(yàn)電羽金屬桿相連接。順時(shí)針搖動(dòng)起電機(jī)手柄，觀察并記錄你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。解釋你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。由此你能推論出電荷具有怎樣的相互作用規(guī)律。 圖十六 在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)再給你一個(gè)驗(yàn)電羽，你認(rèn)為還可以完成哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的演示：明晰你的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，完成相應(yīng)演示方案的設(shè)計(jì)。依據(jù)你的演示方案進(jìn)行演示操作。在完成上述操作的基礎(chǔ)上，思考并回答下列問(wèn)題： 描述并解釋你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。指出

20、該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能進(jìn)一步揭示靜電哪一方面的學(xué)科特性。做好以上演示實(shí)驗(yàn)需要把握哪些操作要素。在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)該通過(guò)怎樣的教學(xué)策略來(lái)實(shí)踐學(xué)生對(duì)上述靜電特性的自主建構(gòu)。4.6二維電力線的實(shí)驗(yàn)演示如圖十七所示，在透明玻璃培養(yǎng)皿上盛上適量的蓖麻油，里面放置有被剪成5mm左右長(zhǎng)短的頭發(fā)絲，在玻璃培養(yǎng)皿中還安裝有電極。 請(qǐng)按照下面操作提示做一下，觀察并記錄你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在玻璃培養(yǎng)皿中放置一個(gè)電極，將它與起電機(jī)相連接，搖動(dòng)起電機(jī)手柄，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在玻璃培養(yǎng)皿中放置二個(gè)電極（保持適當(dāng)距離），將它們與起電機(jī)的一端相連接，搖動(dòng)起電機(jī)手柄，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 圖十七 在玻璃培養(yǎng)皿中放置二個(gè)電極（保持適當(dāng)距離），將它們分別

21、與起電機(jī)的一端相連接，搖動(dòng)起電機(jī)手柄，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在完成上述操作的基礎(chǔ)上，思考并回答下列問(wèn)題：描述你所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。解析該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所能揭示的靜電屬性。該現(xiàn)象還具有怎樣的學(xué)科價(jià)值。梳理并指出以上二個(gè)實(shí)驗(yàn)各自具有怎樣的演示特征。為進(jìn)一步探究靜電的特性，請(qǐng)完成以下一組實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)探究 導(dǎo)體電荷分布規(guī)律的實(shí)驗(yàn)探究4.7靜電電風(fēng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)演示如圖十八所示，在一絕緣支桿上有一根可上下移動(dòng)的金屬棒，在它的下方有一個(gè)可放置蠟燭的平臺(tái)。在仔細(xì)了解實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上，按照以下操作步驟，完成你的實(shí)驗(yàn)操作：調(diào)節(jié)金屬桿的位置，使金屬棒對(duì)準(zhǔn)火焰，將金屬棒與起電機(jī)任一放電桿相連，順時(shí)針搖動(dòng)起電機(jī)手柄。在完成實(shí)驗(yàn)

22、操作的基礎(chǔ)上，思考并回答以下問(wèn)題：描述并解釋你所看見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 指出做好該實(shí)驗(yàn)應(yīng)該把握怎樣的操作要素。 4.8 導(dǎo)體電荷分布特征的實(shí)驗(yàn)探究 圖十八 如圖十九所示，在兩塊金屬極板之間放置兩根形狀不同的金屬棒，它們離開(kāi)頂端金屬極板的距離相等。在了解實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上，完成以下探究任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能利用該實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)演示導(dǎo)體電荷分布規(guī)律的實(shí)驗(yàn)方案；利用你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行演示操作。在完成實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，思考并回答以下問(wèn)題： 描述你所看見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.指出該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所能揭示的學(xué)科原理。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象具有怎樣的應(yīng)用價(jià)值。 圖十九簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)需要有怎樣的認(rèn)知背景以及需要把握怎樣的認(rèn)知策略。4.9靜

23、電”電動(dòng)機(jī)”現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)演示如圖二十所示，該實(shí)驗(yàn)裝置主要由可以繞軸自由旋轉(zhuǎn)塑料滾筒、兩根安裝有若干尖針的金屬桿等部件組合而成。請(qǐng)按照以下操作步驟，完成你的實(shí)驗(yàn)操作：將兩根金屬桿錯(cuò)開(kāi)一定角度，分別與起電機(jī)的放電桿相連。順時(shí)針搖動(dòng)起電機(jī)手柄。改變搖動(dòng)起電機(jī)的速度。在實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上。思考并回答以下問(wèn)題：觀察并描述滾筒的運(yùn)動(dòng)情況； 圖二十解釋你所看見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。指出該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象具有怎樣的潛在應(yīng)用價(jià)值。梳理并指出以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)各自具有怎樣的演示特征。 實(shí)驗(yàn)探究 導(dǎo)體電荷分布規(guī)律的拓展探究4.10空腔導(dǎo)體電荷分布特征的實(shí)驗(yàn)探究如圖二十一所示，現(xiàn)有一上端開(kāi)口的空腔導(dǎo)體、一根有機(jī)玻璃棒、一塊絲綢、一根驗(yàn)電棒、一臺(tái)

24、驗(yàn)電儀以及一臺(tái)手搖起電機(jī)等實(shí)驗(yàn)器材。請(qǐng)利用上述實(shí)驗(yàn)器材，完成以下實(shí)驗(yàn)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能探究導(dǎo)體中電荷分布規(guī)律的演示實(shí)驗(yàn)。給出你的設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行實(shí)際演示操作。在完成實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，思考并回答以下問(wèn)題：描述并解釋你的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 圖二十一簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)思路，指出探究時(shí)應(yīng)該把握的主要操作要素并說(shuō)明緣由?；顒?dòng)感悟同一物理現(xiàn)象的不同實(shí)驗(yàn)通常具有不同的演示特征，你認(rèn)為，在教學(xué)中應(yīng)該根據(jù)怎樣的原則來(lái)完成教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的選擇。分析并指出在“同一物理現(xiàn)象可以用不同的實(shí)驗(yàn)來(lái)展示”的背后蘊(yùn)涵怎樣的認(rèn)知價(jià)值。利用本探究專題呈現(xiàn)的系列實(shí)驗(yàn)，生成一份關(guān)于探究靜電特性的教學(xué)簡(jiǎn)案。5、靜電的利用與防范本專題將通過(guò)一組具有原理

25、應(yīng)用特征的演示實(shí)驗(yàn)，就如何透視學(xué)科原理在實(shí)際應(yīng)用中所蘊(yùn)涵的認(rèn)知元素以及如何把握該認(rèn)知元素的教學(xué)價(jià)值等學(xué)科教學(xué)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)探究 5.1靜電除塵原理的實(shí)驗(yàn)探究圖二十二是靜電除塵的模擬裝置。在仔細(xì)了解該實(shí)驗(yàn)裝結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，完成以下實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能利用該實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)演示靜電除塵原理的實(shí)驗(yàn)方案；利用你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行演示操作。在完成實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，思考并回答以下問(wèn)題：描述并解釋你的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)思路，指出設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)該把握的主要認(rèn)知環(huán)節(jié)。在實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)該采取怎樣的教學(xué)策略來(lái)完成你的教學(xué)解析。 圖二十二指出做好該演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)該把握的主要操作要素。5.2 靜電植絨原理的實(shí)

26、驗(yàn)探究 圖二十三的實(shí)驗(yàn)裝置主要由兩塊金屬鋁板、矩形有機(jī)玻璃、絕緣支架等構(gòu)成。在矩形有機(jī)玻璃中放置有一些絨毛類短纖維。在了解實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，按照以下操作步驟，完成你的實(shí)驗(yàn)操作：將絨毛類短纖維裝入裝置內(nèi)，將裝置的上下極板與起電機(jī)的兩根放電桿相連接。順時(shí)針搖動(dòng)起電機(jī)手柄。在完成實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，思考并回答以下問(wèn)題：描述并解釋你所看見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。指出該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象具有怎樣的應(yīng)用價(jià)值。 分析并指出構(gòu)建該實(shí)驗(yàn)裝置需把握哪些結(jié)構(gòu)要素及其要素特性。 圖二十三5.3靜電屏蔽原理的實(shí)驗(yàn)探究圖二十四圖所示，給你一個(gè)絕緣平臺(tái)、一個(gè)形似鳥(niǎo)籠的金屬網(wǎng)罩、一臺(tái)收音機(jī)。請(qǐng)利用這些實(shí)驗(yàn)裝置，完成以下探究任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能演示靜

27、電屏蔽原理的演示實(shí)驗(yàn)方案；依據(jù)你的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行演示操作。在完成實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，思考并回答以下問(wèn)題：描述并解釋你所看見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。指出該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象具有怎樣的應(yīng)用價(jià)值。 圖二十四簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)需要有怎樣的認(rèn)知背景以及需要把握怎樣的認(rèn)知策略。l 如果在金屬罩內(nèi)外貼上一些條形紙片，再用導(dǎo)線將金屬罩和起電機(jī)的任意一根放電桿連接，順時(shí)針搖動(dòng)起電機(jī)，觀察金屬罩內(nèi)外紙片的變化情況。實(shí)際做一做，思考并回答以下問(wèn)題：解釋你所看見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，指出該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象具有怎樣的應(yīng)用價(jià)值。案例解析：高壓作業(yè)工人在不斷電的情況下檢修電路時(shí)，是利用身上所穿的靜電屏蔽服保護(hù)自己不受高壓電的威脅。但是我們經(jīng)?？吹揭蝗喝郝槿竿Ａ粼诔?/p>

28、市間的高壓電線桿上，它們并沒(méi)有身著靜電屏蔽服，可是它們照樣泰然自若，這是為什么。5.4靜電復(fù)印工作原理的實(shí)驗(yàn)探究在線學(xué)習(xí)：進(jìn)入課程教學(xué)資源庫(kù)，打開(kāi)“靜電復(fù)印工作原理”虛擬教學(xué)課件。在觀看教學(xué)課件以后，思考并回答以下問(wèn)題：描述靜電復(fù)印所經(jīng)歷的主要工作環(huán)節(jié)。策劃一份利用該教學(xué)課件進(jìn)行靜電復(fù)印工作原理講解的教學(xué)講稿。指出基于虛擬課件的教學(xué)應(yīng)該把握怎樣的教學(xué)講解策略?；顒?dòng)感悟簡(jiǎn)述要認(rèn)知學(xué)科知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用需要把握哪些認(rèn)知環(huán)節(jié)。策劃一份關(guān)于靜電利用與防范的教學(xué)簡(jiǎn)案。分析并指出你的教案設(shè)計(jì)理念。附：學(xué)科知識(shí)綜述：靜電學(xué)主要研究靜止電荷所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)的基本特性，還要研究靜電場(chǎng)與導(dǎo)體和電介質(zhì)（如絕緣體）的相互作用、相互影響等。靜電學(xué)主要涉及以下知識(shí)：電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)